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FINAL
FANTASY
Record
Keeper
cocos2d-?‐xレイヤーの最適化
株式会社ディー?エヌ?エー
Japanリージョン
ゲーム事業本部
技術?編成部
開発基盤グループ
惠良良
和隆
kazutaka.era@dena.com
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?自?己紹介
! 惠良良和隆（えら
かずたか）
? 2002年年
株式会社フロム?ソフトウェア?入社
? コンソールゲームの開発（クライアント、サーバー）
? ライブラリ、フレームワークの開発
? 開発環境構築
? etc
? 2013年年10?月
株式会社ディー?エヌ?エー?入社
? ゲームアプリ開発に必要なライブラリやフレームワーク、
サーバーなどの開発するグループに所属
? ゲーム開発のワークフロー整備
? cocos2d-‐??xをベースとした社内ゲームエンジンの開発
? ゲームシステムのアーキテクチャアドバイザー
? etc

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本?日のお題
FFRKのエンジンであるKickmotorの
cocos2d-?‐xレイヤーに関する最適化の話

ご注意
! このスライドの内容は、cocos2d-‐??xに関して基本的な知識識があることを
前提としています。
! cocos2d-‐??xの詳細については、公式ページを参照するか、Google先?生
に尋ねてみてください。
! 公式ページ：http://www.cocos2d-‐??x.org
! Github：
https://github.com/cocos2d/cocos2d-‐??x/tree/cocos2d-‐??x-‐??2.2.6
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おさらい
! Kickmotorって？
? D.O.T、三国志ロワイヤルと使われている
DeNA内製フレームワーク
? WebViewとcocos2d-‐??xを組み合わせたハイブリットアプリを実現
? アニメーションに関してはよりリッチなものを表現するために、
cocos2d-‐??xの上に独?自のランタイムを実装し、内製ツールを使った
データドリブンな開発を実現
? コンテンツプロキシ
? etc
? 第?二回勉強会のスライドに、もう少し詳しく載っています
? http://www.slideshare.net/dena_?study/20141111-‐??seminar-‐??eisuke
? http://www.slideshare.net/dena_?study/20141111-‐??dena-‐??study21

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なぜ最適化が必要だったのか？
! CBTの散々たる結果
? 重い（超もっさり）
? 熱い
? 充電速度度

バッテリー消費量量
! WebViewとcocos2d-‐??xのどちらも重い
? パーティ編成などはWebView
? バトルはcocos2d-‐??x
! 開発時にはiPhone5Sなどのハイスペック端末で確認
? 低スペック端末でのチェックを怠っていた

パフォチュー祭り開催！
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＼(^o^)／

cocos2d-?‐xは、C++によるネイティブ実装
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?
C++実装経験に??長けたコンソール出?身者
である私に?白?羽の?矢が！！
　　　　　　　　　　　　　ｒ??VV＾?八
　　　　　　　　　　　　 ?^':::::::::::::::::::::::＾v?　　　　　　　?ヽ l / ,
　　　　　　　　　　　　　 l..:.::::::::::::::::::::::::::::?　　　　　　= 　　　　=
　　　　　　　　　　　 |.:::::::::::::::::::::::::::::: |　　　　　?=　仙そ　-=
　　　　　　　　　　　　　 |:r￢‐--─勹:::::|　　　　　?=　道れ　=?
　　　　　　　　　　　　　　 |:} _＿　?.＿｀}f'〉ｎ＿　　 =-　な. で　-=
　　、? l | /, ,　　　　　　 ,?}?`'｀｀　`?`　|?:::|.|　　ヽ　?　.ら. も　?
　.ヽ　　　　　??, 　　　　　,ゝ|、　 ?, 　　 l|ヽ:ヽヽ　　}　?r　：　　ヽ｀
.ヽ　しき仙　?.　　　／|｛/ :ヽ　-=-　./| |.|:::::| |　　|　　?/小ヽ｀
=　てっ道　 =?　／:.:.::ヽ?　　＼二／ : | |.|:::::| |　 /
? 　く. とな　　-=　ヽ?:.:::::::ヽ?.＿?　　＿,?/.:::::| | /|
= 　れ.何ら　　-= 　ヽ?:::::::::＼?＿＿／::.z先.:| |' |
?　ると　　　=?　　　| |:::::::::::::::::::::::::::::::::::.|'夂.:Y′??
/,　：　か　　ヽ? 　　 | |::::::::::::::::::::::::::::::::::::_土_::|　 '?, .＼
　/　　　　　ヽ、　　　 | |:::::::::::::::::::::::::::::::::::.|:半:|.??　　　＼
　 / / 小＼　　　 r￢|?::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::|　＼

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cocos2d-?‐xレイヤーの問題とは？
! cocos2d-‐??x
? イケてないC++実装
? cocos2d-‐??xの都合を理理解して実装しないと性能が出ない
? 凝ったことをやろうとすると性能が出ない
! 内製アニメーション再?生エンジン
? ?自由度度を持たせるための汎?用的な実装
? 汎?用性を上げるとオーバーヘッドも?大きくなる
? 実?行行効率率率を意識識していない実装
! アニメーションデータ
? 表現?力力と?生産性だけを追求したデータ
? 実?行行効率率率が全く考慮されていない

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つまり???
全く最適化されていない???orz

最適化?方針
! CBT終了了から正式リリースまで時間的余裕は無い
! 出来る限りリスクが低いコード修正に絞りたい
? 複数プランを出し、?手軽で効果の?高そうなものから着?手
! ?大規模なデータ改修は避けたい
! ベンチマークとなる端末（iOS、Android）を決める
? iOS：iPhone4S
? Android：Galaxy
S2（Android2.3系のもの）
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! 最適化作業はiOS端末で?行行う
? Androidに?比べてプロファイラが充実している
? ネイティブコードのデバッグのし易易さ

最適化?手順
1. コンパイラによる最適化が有効なビルドを準備
2. プロファイラで情報収集（Xcode、Instruments）
3. ボトルネックの候補を抽出
4. 負荷原因を調査
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a) コードを?見見て推測
b) 推測を元にコード修正
c) パフォーマンスの変化をチェック
5. 正式なコード修正
6. 1.に戻る

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Xcodeのプロファイル機能

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Instruments
の
Time
Profiler

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具体的なボトルネックの例例
! 頂点数0のドローコール
! ?見見えないスプライト描画
! ありえないほど多い描画パス
! 無駄なOpenGL
ES
API呼び出し（DrawCall以外）
! 透明部分の多いスプライト描画
! ?大量量のCCNodeで構成されたシーングラフ
! cocos2d-‐??xのダメ実装
! 画?面外への描画
! ?大量量のドローコール数

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頂点数０のドローコール

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?見見えないスプライト描画

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?見見えないスプライト描画
頂点情報を確認してみると、
RGBAが全て０になっていると分かる

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ありえないほど多い描画パス

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毎フレーム、20回もglClear()をコール！

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諸悪の根源：マスクノード

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! マスクノードとは？
? ?自?身の?子孫ノードをテクスチャに描画し、
そのテクスチャに対してαマスクを適?用する独?自拡張ノード
! 便便利利なので???と多?用された結果、描画パスが20に！
マスクノード禁?止令令発令令！！
本当に必要なところでしかマスクノードは使わない。
バトル画?面で使われているものは、
マスクノードでなくても良良いものだった。
これらを削ることで、描画パスは１になった。

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無駄なOpenGL
ES

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無駄なOpenGL
ES
問題となっている箇所は全て独?自拡張したコードで、
cocos2d-?‐xのOpenGLステートキャッシュを使っていない
?
ステートキャッシュを使うように修正

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透明部分の多いスプライト描画

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透明部分の多いスプライト描画
予め合成した画像を?用意

?大量量のCCNodeで構成されたシーングラフ
CCNode::visit()が負荷の上位にいる
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?
CCNodeが2000程存在していることが理理由

CCNode::visit()の処理理内容
! Visibleフラグをチェックし、フラグが?立立っていなければ
何もしない（?子ノードのvisit()も呼ばない）
! OpenGL?用?行行列列スタック操作
! アフィン変換?行行列列からOpenGL?用?行行列列の更更新
! ?子ノードのvisit()呼び出し
! ?自?身のdraw()呼び出し
１つ１つは?小さな処理理でも、
実?行行回数が多いので無視出来ないほどの負荷になる
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CCNode::visit()の何を削ったか？
! 描画すべきノードが配下に無ければ何もしない
? 画?面上の座標を指定する?目的で、多くのCCNodeがレイアウトされ
ている（実際に描画ノードを配下に持たない）
? シーングラフを構築する際に、配下のノードにCCSpriteなどの描
画されるノードが存在しているかを記録しておく
? CCNode::onEnter()/CCNode::onExit()を活?用
? 描画されるノードが配下に存在する場合のみ通常処理理
! アフィン変換?行行列列が単位?行行列列ならば?行行列列スタック操作をしない
? グルーピングのためだけにCCNodeを使うことは多い
? 多くのノードでアフィン変換による座標変化が無い
? 単位?行行列列は掛けても結果が同じなのでそもそも掛けない
? ?行行列列が変化しないのでスタック操作もしない

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cocos2d-?‐xのダメ実装
! メモリコピーのコストを考えていない！
? サイズの?大きな構造体を関数の戻り値で返す
? サイズの?大きな構造体を関数に値渡しする
! 関数呼び出しのコストを考えていない！
? 無駄に仮想関数定義されているのでインライン展開されない
? MFCかよ！？とツッコミたくなるクラス階層
! double精度度の算術関数の使?用
? cos()/sin()などを多?用しているがcosf()/sinf()で?十分な場合が多い
? 計算コストが全然違う！
! 割り算の回数を意識識していない
! D$のことを意識識していない
? 連続アクセスするデータは、連続したメモリ領領域に配置すべき
? cocoa互換なクラス群がイケてない

画?面外への描画
! 表?示範囲外に配置されているスプライトやパーティクルを描画しない
? バウンディングボックスを計算して、
完全に画?面外にあるものは描画しない
? パーティクルはエミッタ単位でバッチ描画しているので、
エミッタ単位のバウンディングボックスを求める
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! バウンディングボックスの計算負荷も無視できない
? １つのエミッタから放出されるパーティクルは数百?～数千になる
? FFRKのスクロールの仕様を考慮し、X軸?方向だけに限定してバウ
ンディングボックスの計算を?行行うようにした
スクロール?方向

! ワールド座標系への変換?行行列列（画?面内にあるかを判定するために必要）
を求める必要がある
? ただし、CCNode::nodeToWorldTransform()の使?用は論論外
? 全てのノードが親ノードを辿りながら、アフィン変換?行行列列の乗算を
?行行ってしまうと相当な計算コストがかかる
? ノード階層が深くなるほどコストが増加する
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CCAffineTransform CCNode::nodeToWorldTransform()
{
CCAffineTransform t = this-nodeToParentTransform();
for (CCNode
*p = m_pParent; p != NULL; p = p-getParent())
t = CCAffineTransformConcat(t, p-nodeToParentTransform());
return t;
}

?大量量のドローコール数
! 弊社内製ツールのAnimationBuilderや
CocosBuilderなどのオーサリングツールでデータ
が作られる場合、データの作りやすさや調整のし易易
さが重視されたデータ構造になる
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例例）?Root（CCNode）
?Charactors（CCNode)
?Char1（CCNode）
?CharIcon（CCSprite）
?CharStatusIcon（CCSprite）
?GaugeBase（CCScale9Sprite）
?GaugeBar（CCScale9Sprite）
?GaugeFrame（CCScale9Sprite）
?Char2（CCNode）
???

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ドローコール数を減らす?方法
! CCSpriteBatchNodeは利利便便性が低い
? CCSpriteBatchNode直下にCCSpriteを並べる必要がある
? データ構造に強い制限を掛けてしまう
? デザイナーにバッチ描画を意識識させるのは
ナンセンス
! バトルシーンのドローコール数は、画?面外描画を
除去した後でも150程度度ある
? 100以下にしないと低スペック端末で重い

異異なるノード階層にある描画をまとめる
! ノード階層が異異なる
→ワールド座標系へのアフィン変換?行行列列が異異なる
→頂点シェーダに渡すMVP?行行列列が違う
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uniform
mat4
CC_MVPMatrix;
aUribute
vec4
a_posiWon;
aUribute
vec2
a_texCoord;
aUribute
vec4
a_color;
varying
vec4
v_fragmentColor;
varying
vec2
v_texCoord;
void
main()
{
gl_PosiWon
=
CC_MVPMatrix
*
a_posiWon;
v_fragmentColor
=
a_color;
v_texCoord
=
a_texCoord;
}

! 複数のMVP?行行列列を頂点シェーダに渡せるようにする
? カスタム頂点データセットを準備
? 頂点毎にMVP?行行列列を選択できるようにする
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//!
Custom
Vertex
Data
struct
V3F_C4B_T2F_I1
{
//!
verWces
(3F)
ccVertex3F
verWces;
//
12
bytes
//!
colors
(4B)
ccColor4B
colors;
//
4
bytes
//!
tex
coords
(2F)
ccTex2F
texCoords;
//
8
bytes
//!
matrix
index
float
matIdx;
//
4
bytes
};

! 複数のMVP?行行列列を頂点シェーダに渡せるようにする
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? カスタム頂点シェーダを準備
uniform
mat4
CC_MVPMatrixArray[30];
aUribute
vec4
a_posiWon;
//
V3F_C4B_T2F_I1::verWcesに対応する
aUribute
vec2
a_texCoord;
//
V3F_C4B_T2F_I1::texCoordsに対応する
aUribute
vec4
a_color;
//
V3F_C4B_T2F_I1::colorsに対応する
aUribute
float
a_index;
//
V3F_C4B_T2F_I1::matIdxに対応する
arying
vec4
v_fragmentColor;
varying
vec2
v_texCoord;
void
main()
{
gl_PosiWon
=
CC_MVPMatrixArray[int(a_index)]
*
a_posiWon;
v_fragmentColor
=
a_color;
v_texCoord
=
a_texCoord;
}

! カスタム頂点シェーダ
? CCSpriteだけでなく、CCSpriteBatchNode
も１つのドローコールにまとめた
? FFRKでは、CCScale9Spriteが多?用されている
! 独?自のバッチノードを作ったわけではない
? バッチレンダラー（シングルトン）に対して、
CCSpriteやCCSpriteBatchNodeが?自?身で頂点
データを登録するようにする
? バッチレンダラーがバッチ描画要件をチェック
し、要件を満たさないものが登録されると描画
キックする
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バッチ描画の流流れ
! CCSprite::draw
? バッチレンダラーでCCSpriteを描画
? バッチ描画要件を満たすかチェック
? 満たしていなかったら、フラッシュする
（登録済みの頂点データを使ってバッチ描画）
? 頂点データとMVP?行行列列、テクスチャなどのパラメータをバッチレンダラー
に登録
! CCSpriteBatchNode::draw
? バッチレンダラーでCCSpriteBatchNodeを描画
? バッチ描画要件を満たすかチェック
? 満たしていなかったら、フラッシュする
（登録済みの頂点データを使ってバッチ描画）
? 全?子ノードのCCSpriteの頂点データを登録する
? MVP?行行列列、テクスチャなどのパラメータをバッチレンダラーに登録

まとめ
! FFRKのネイティブ層（cocos2d-‐??x）をアレコレやって最適化しました
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? 今回の最適化は正味5営業?日くらい（＋QA期間）
! ちゃんとプロファイラを使ってボトルネックを洗いだせれば、
処理理負荷を改善可能
! ただし、処理理負荷を減らすための?手法は完全にアイデア勝負
? エンジニアの腕次第
! プロファイル結果とソースを?見見ながら、うんうん唸って考え続ける
! とにかく考える
! そして、神が降降りてくるのを待つ！
! ?見見事、神が降降臨臨しました
(∩???｀)∩

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FFRK cocos2d xレイヤーの最適化

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